高效过程的基础

作者:Sabine Mühlenlamp 文章来源:本文作者系PROCESS德文版自由撰稿人。 发布时间:2016-03-01

啤酒酿造厂有着不同于食品生产企业中奶制品生产企业的工作重点。在饮料生产企业中,常常需要一些量体裁衣般定制的自动化解决方案,但这两个行业也有许多共同点;正如Food & Beverage公司领导人Gunther Walden先生在西门子工业自动化事业部的理解:“有一些自动化技术方案的重点是提高企业的生产能力。这些解决方案能够在提高产品生产能力的同时降低设备运营商的TCO总拥有成本、提高流程设备的生产灵活性。”

现代化的乳制品加工需要高效、完美、环环相扣的生产过程:从生鲜牛奶供应到生鲜牛奶的检验、加工以及牛奶加工的不同过程直至乳制品最终的包装、存储、和销售。怎样才能做到这些呢?西门子公司开发的软件工具DFT乳业功能工具集会告诉您如何实现这一目标。这一软件工具是过程控制系统Simatic PCS 7的补充和完善,为乳制品生产企业提供了许多重要的过程控制功能。在乳业功能工具集软件的帮助下,许多专业的生产流程,例如牛奶提取、巴氏杀菌、分离、奶酪生产或者酸奶生产以及管道、储罐的卫生清洁等工序都可以在西门子过程控制系统的控制下完成。许多重要的过程控制步骤都已经按照当前有效的行业标准建立了可执行的程序块,可以轻轻松松地根据具体的使用情况进行匹配、调整。另外,西门子的这一解决方案还能够连续地完成与生产过程有关的数据采集、分类保存,例如温度数据、搅拌时间、酸碱度PH值或者存储地点等等。最后,这些数据都可以传送给上一级的MES生产制造系统或者ERP企业资源规划管理系统。集成的数据管理可靠地保证了从生鲜牛奶直至最终乳制品都有着很高的、非常稳定的质量,有着非常好的可追溯性。

一手提供的解决方案

有些企业不仅仅只提供自动化的设备和装备,而且也提供成套的解决方案,例如Esau & Hueber公司和Bauer Water公司。这两家企业都有能力提供从水处理准备到酿造(Nerb系统)、麦芽糊化、酵母培养、发酵、存储直至熟化和稳定等酿酒设备的能力,包括具备提供污水净化处理设备的能力。Winbrew自动化技术公司生产的各种设备部件能够组装形成一条完整的全自动生产线,打开基于Windows系统的可视化软件、接口编辑器和过程数据记录器,就可以查阅到不同生产批次的生产记录,有着非常好的可追溯性。另外,Winbrew自动化公司在慕尼黑还展示了一款酵母管理软件,该软件利用YPM模糊逻辑控制结合在线酵母菌数量检测和残留物检测,是这第一台真正的全自动酵母繁殖设备的独有特征。

生产过程的眼睛和耳朵

为了能够对生产过程进行优化,生产企业就需要生产过程的可靠数据。而这些生产过程数据不仅仅是啤酒厂对生产过程监控时得到的数据,而且也包括了许多辅助生产过程中的数据。恰恰在酿造生产过程中,我们可以节约大量的能源,从而也可以明显地降低企业的生产运营费用,比如理性地把蒸汽和冷却过程有机的结合起来。没有准确的温度、压力信息就不可能最佳的控制好这两种介质流,而要获得准确的温度和压力信息就离不开性能可靠的检测传感器。

为了尽可能保证最高的安全性,例如在饮料生产过程中保证最高的安全性,常常要将Afriso公司研发生产的MD 52、MD 56和MD 63型隔膜式压力表与检测仪焊接成一体,构成一个不可拆卸的、抗冲击和抗振动但没有密封件的检测单元。这样就可以拥有最好的防泄露性能,同时也可获得很长的工作使用稳定性。与生产设备连接时,金属材料制造的接口保障了准确的安装位置、安装尺寸,能够有效地避免密封件被意外压缩、受损,从而也避免了介质渗漏的风险。隔膜式压力表通过了EHEDG卫生产品的检验,获得了EL 1级的认证证书。这一检测仪是按照积木式原理设计的,可以在很短的时间里与不同的过程接口(夹子、卡箍、Neumo无菌连接件、Varivent卫生连接件等)配套使用。

除了生产过程应用和灌装设备使用的检测技术和体积、质量检测技术之外,Krohne公司研发生产的液位检测、压力检测和温度检测等检测仪,也都体现了检测分析技术领域中的新特点。Smartsens红外感应器,是第一种集成了信号发射技术的数字式的2 L检测分析传感器的系列化产品。每一个传感器都可用4~20 mA的Hart现场总线信号直接与过程控制系统保持通讯联系。在按照EN 50001标准管理能源方面,Krohne公司为啤酒厂和乳制品厂提供了辅助生产过程监控的成套解决方案,例如热水监控、蒸汽监控、压力监控或者燃料消耗检测等的解决方案。

Endress+Hauser公司提供了一种新的、适用于电磁供应式科里奥利质量流量检测仪使用的Prokine 100检测数据转换器解决方案。通过其非常紧凑的结构设计,这一新方案成为了流程设备预装检测仪的首选检测仪。另外,他们研发生产的Promag H型检测仪也因集成了电导率检测而扩大了检测仪的使用范围。作为高要求应用条件下端面连接的极限位置检测仪,Endress+Hauser公司研发生产了新的带有应用补偿的Liquipoint FTW 33型液位检测仪。同样,食品安全也是该公司关注的焦点。我们不仅仅要关注、保障食品原材料的进厂检验和伴随食品生产过程的质量监控,而且也要保证食品生产过程的稳定性和重复再现的能力。针对这些要求,Endress+Hauser公司开发、制定了相应的检测仪计量检定策略,提供了所需的计量检定服务。

Sensotech公司最新研发的LiquiSonic Food嵌入式检测传感器是一种获得了3A认证的液体粘度检测系统。它可以在食品生产过程中完成针对啤酒浓度的柏拉图度、糖度或者含固率的在线检测。其很高的检测精度、快速的检测数据保证了食品生产过程的可靠性和安全性。结合使用3英寸的流程设备连接卡箍,可以把这种检测传感器直接固定在食品生产设备的管道或者容器上进行检测。其零部件使用的是DIN 1.4571号高品质不锈钢材料,适合于CIP原位清洁。坚固的、全封闭式的结构设计,既不需要密封件,也没有与生产过程相通的“窗口”。因此,这种检测传感器是一种完全免维护的、没有污垢沉积、粘附的检测传感器。除能完成浓度检测之外,这一传感器还能完成高精度的温度检测和流量监控。

安全可靠的连接

除了检测以外,还必须保证流动的液体介质沿着正确的方向流动,控制液体流动的控制阀要能够可靠地开启。Samson公司研发生产的3724型开关控制阀是专门针对食品和饮料生产企业而设计的开关控制阀。性能优化后的气动驱动装置3379与隔膜阀和角阀配套使用,即可构成一个全自动的整体解决方案。开关阀阀芯行程的检测由可靠的、非接触式的磁阻传感器来完成。通过上下两个软限位,这一开关控制阀可以在超过或者低于规定的上下流量极限值时发出报警提示信息。

Alfa Laval公司研发生产的Thinktop D30型阀控制器是简化版的Thinktop阀控制和自动化控制装置,能够对气动调节机构的挡板、单座阀和双座阀进行准确的开启位置控制。

这一结构紧凑的控制装置填补了下列应用的空白:传统的阀控制、阀监控解决方案成本太高;外部配用了电磁阀时希望有控制面板的经济替代解决方案。由于它严格的密封性能,使它在满足最高卫生要求的前提下也有着最少的维护保养费用。它能够承受冲击载荷,抵抗振动、水流冲击、温度波动和压力冲击。它出厂时的调整设置保持不变,因此在使用过程中无需重新设定。

在饮料工业领域中使用的所有检测仪表都应能够快速、简单、彻底地实现卫生清洁。开关阀和传感器应能在不同的应用场合和生产过程环境中可靠地控制液体、蒸汽、腐蚀性溶解和化学药剂,或者剥蚀性的、高悬浮物的液体介质。因此,Bürkert公司设计制造了Element系列的不锈钢材料控制阀、调节器和传感器,现在又对这些产品的规格型号进行了扩展。这就大大地扩展了这些产品的应用领域,能够在高压力、公称直径DN 100规格的管道中应用。提供这一规格型号的扩展,使得许多流程工艺生产设备都能安装使用全不锈钢材料的检测仪表。其特殊的驱动机构设计使它们能够集成到各个控制层次的自动化控制装置中去,可以在位置反馈、电-气动位置调节或者在过程控制调节中使用。利用这一解决方案,可以在复杂的流程设备中以最低的电气布线和管道连接费用实现分散式配置的自动化。

展望未来

毫无疑问,饮料和食品是全球最诱人的市场,而这不仅仅是从经济性的角度考察得出的结论,而且也是从技术角度考察得出的结论。而这一市场最重要的发展趋势就是:生产厂始终必须有更多的变型产品——不同的口味——在最短的时间内生产出满足客户口味需求的饮料和食品。除了卫生要求之外,能源消耗也越来越有着重要的意义了。自动化技术提供了新的可能性,让食品饮料企业灵活、经济、高效地满足市场增长的需求。 ●

0
-1
收藏